夹具特性与振动控制方式对试件响应的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第1期振动、测试与诊断Vo1．27No．12007年3月Mar．2007JournalofVibration，Measurement＆Diagnosis夹具特性与振动控制方式对试件响应的影响周桐张思箭李健王东升陈颖(中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳，621900)摘要由于夹具是振动环境试验中一个重要的参试部件，对于相同的试件，采用不同的夹具和试验控制方式，可能会对试验结果产生不同程度的影响。针对某导弹战斗部，采用ANSYS软件分析了两种不同夹具及两种控制方式对试验测点加速度响应的影响。结果表明

2、，虽然振动控制满足要求，但夹具力学特性和试验控制方式的不同，对复杂试件上测点响应的影响是比较明显的。关键词随机振动环境试验夹具特性响应控制中图分类号TB123内的共振频率个数提出了要求。然而，由于实际问题引言的多样性和复杂性，这两方面的问题长期受到从事环境试验的科研人员的关注。在振动环境试验中，试件一般都需要通过夹具本文针对某型号导弹战斗部，建立了钢和铝两与振动台相连，理想的夹具应能模拟试件实际使用种不同材料、尺寸的振动试验夹具有限元模型，采用状态下的连接条件，但这往往难以实现。因此，通常ANSYS软件计算、分析了其力学特性上的差异及希望夹具是近似刚性

3、的，保证夹具与试件连接界面不同控制方式对试件响应的影响，同时对真实的钢上各点的运动是完全一致的，并且把振动台的运动夹具和铝夹具进行了特性考察试验。结果表明，在基不失真的传递给试件。但对于体积、质量比较大的试础激励控制条件下，不同夹具造成的测点响应差异件，或要求的边界条件比较复杂的试件，所设计的夹是非常明显的。但是，采用响应平均控制能够明显减具结构一般都比较复杂，由钢或铝这两种常用材料小不同夹具造成的测点响应差异。制成的夹具也经常无法满足这一要求。此时夹具作为一个重要的参试部件，夹具设计的优劣将直接影1试件与夹具概况响试验能否顺利进行以及试验结果的真实性

4、。刘继承[1]，郭荣平[2]分别对两种大型夹具的设计进行了所研究的试件外形成圆锥状，由外壳和内部组讨论。在实际试验中，常采用的振动控制方式有基础件两部分构成。试件前两阶整体弯曲模态对应的频激励控制、多点响应平均控制、多点最大响应控制、率分别为接近200Hz和接近300Hz。为了满足不多点最小响应控制等，在标准许可的范围内，采用何同振动台的试验需要，设计了两种不同的试验夹具。种控制方式、控制点的位置和个数，这些因素同样可第1种夹具的有限元模型如图1所示，材料选用铸能会对试验的结果造成较大影响，胡小弟[3-s]对该问铝，重150kg。由于铸铝加工性能和焊接

5、性能都不题做了广泛的研究。好，故采用沙模整体铸造方法制作，这样能够提高夹许多文献将固有频率作为评价夹具性能的最主具的整体刚性。第2种夹具的有限元模型如图2所要的指标，但各种文献对夹具固有频率的定量要求示，材料选用Q235，重380kg，采用焊接工艺制作。并不统一。文献[6—8]中要求夹具的基频大于试件基频的3～4倍，而美国圣地亚实验室根据美军标2模态分析MII810B的要求所制定的振动夹具设计规范[9]，把对夹具的要求进行了量化，对夹具在不同试验频段为了对所设计的两种不同材料的夹具进行力学．中物院基金资助项目(编号：2003—4210506—4—02)

6、。收稿日期：2005．04．14；修改稿收到日期：2005—06—22。维普资讯http://www.cqvip.com第1期周桐等：夹具特性与振动控制方式对试件响应的影响593随机振动响应计算加速度响应平均控制是振动试验中最常采用的控制方式，即振动控制器根据振动控制点加速度响应信号的平均功率谱与预先设定的试验标准谱进行比较，并调整其输出至振动台功率放大器的驱动信号，使控制点的加速度响应的平均功率谱与试验标准谱之间的差值在规定的容差范围内。为了讨论夹图1铝夹具有限元模型具与控制方式对试验的影响，建立了两种夹具与试件整体连接的有限元模型，并对基础激励加速

7、度控制与四点加速度响应平均控制两种控制方式分别进行了计算仿真。响应平均控制的控制点选择在靠近夹具与试件的连接界面处，其控制功率谱密度(PSD)标准谱与基础激励所采用的标准谱相同。所有测点的加速度响应均方根值在表2中列出。此时，4个控制点的加速度响应平均谱与试验标准谱之间的差值在全部频率范围内，控制精度都在±1dB以内，如图3和图4所示。其中：A。～A。分别对应实际试验时位于战斗部内部的4个控制点；A～A是图2钢夹具有限元模型特性的对比分析，并与试验结果相对比，首先用ANSYS软件对两夹具进行了约束模态分析。表1给出了对铝夹具和钢夹具在振动台上进行1g正

8、弦兽扫描试验时，根据传递比得到的峰值频率。由此可以＼jI3看出，计算结果与试验结果的差别是非常